环境化学-重金属污染化学

一、影响重金属在土壤—植物体系中迁移的理化性质（一）pHpH的大小显著影响土壤中重金属离子的存在形态和土壤对重金属的吸附量。

由于土壤胶体一般带负电荷，而重金属在土壤中大多以阳离子形式存在，因此，一般来说，土壤pH越低，H+越多，重金属被解吸得越多，其活动性就越强，从而加大了土壤中重金属向生物体内迁移的数量。

如pH=4时，土壤中镉的溶出率超过50%；当pH达到7.5时，镉就很难溶出；pH>7.5时，94%以上的水溶态镉进入土壤中，这时的镉主要以粘土矿物和氧化物结合态及残留态形式存在。

Cd(OH)2 = Cd2+ + 2OH-（Ksp = 2.0×10-14）[Cd2+][OH-]2 = 2.0×10-14[Cd2+] = 2.0×10-14/ 1.0×10-14/ [H+]2log[Cd2+] = 14.3–2pH因此，[Cd2+] 随pH 值的升高而减少.反之，pH 值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物受害的原因。

但对部分主要以阴离子状态存在的重金属来说，则正好相反。

（二）土壤质地土壤质地影响着颗粒对重金属的吸附，一般来说，质地粘重的土壤对重金属的吸附能力强，降低了重金属的迁移转化能力。

如小麦盆栽试验结果表明，随着土壤质地的改变，即从砂壤→轻壤→中壤→重壤→粘土，麦粒对汞的吸收率呈规律性减少。

（三）土壤的氧化还原电位土壤的氧化还原电位影响重金属的存在形态，从而影响重金属化学行为，迁移能力及对生物的有效性。

一般来说，在还原条件下，很多种金属易产生难溶的硫化物，而在氧化条件下，溶解态和交换态含量增加。

但以阴离子状态存在的砷的情况正好相反。

对某些重金属来说，在不同的氧化还原条件下，不同价态的化合物的溶解性和毒性显著不同。

以镉为例，CdS是难溶物质，但在氧化条件下CdSO4的溶解度要大很多。

而实验发现镉对水稻生长的抑制与镉的溶解度有关。

（四）土壤中有机质含量土壤中有机质含量影响土粒对重金属的吸附能力和重金属的存在状态，有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质低的土壤。

引言概述环境化学是研究环境中化学物质的分布、行为和影响的学科。

在环境化学的研究中，我们会经常遇到一些特定的名词和术语，这些名词和术语的解释对于理解和应用环境化学非常重要。

本文将深入解释环境化学中的一些名词，以帮助读者更好地理解环境化学领域的知识。

正文内容一、环境污染物1.重金属污染物重金属的定义和分类重金属在环境中的来源和分布重金属对环境和人体的危害重金属的迁移与转化过程重金属的监测和控制方法2.有机污染物有机污染物的定义和分类有机污染物的来源和生物标准化学特征有机污染物对环境和人体的危害有机污染物的生物降解和生物富集有机污染物的监测和风险评估方法3.气溶胶污染物气溶胶污染物的定义和分类气溶胶的来源和形成机制气溶胶对大气的影响和环境效应气溶胶的气象学特征和传输过程气溶胶的监测和治理方法4.持久性有机污染物持久性有机污染物的定义和分类持久性有机污染物的来源和分布持久性有机污染物在环境中的行为和效应持久性有机污染物的迁移和转化过程持久性有机污染物的监测和治理策略5.微塑料污染物微塑料污染物的定义和分类微塑料的来源和分布微塑料对生态系统和人体的影响微塑料的生物降解和迁移过程微塑料的监测和减少策略总结通过对环境化学中的一些重要名词的解释，我们更深入地理解了环境污染物的不同类型以及它们在环境中的来源和影响。

环境污染物对环境和人体健康造成严重威胁，因此，我们需要加强对环境污染物的监测和控制。

同时，我们也需要研究和开发更有效的方法来减少环境污染物的排放，保护环境和人类健康。

通过环境化学的研究，我们可以更好地理解和解决环境问题，为可持续发展做出贡献。

环境化学中的重金属污染重金属是指比铁、铜、锌等重的金属元素，包括铬、汞、铅、镉等，它们广泛存在于环境中，也是工业生产中不可避免的产物。

然而，重金属元素的排放和释放成为了环境污染的主要来源之一，给生态环境和人类健康造成严重威胁。

环境化学的研究可使我们更加深入地认识重金属污染的成因和影响，以及对其采取措施进行治理和修复的有效性。

影响重金属元素不易被分解，因此易在环境中累积，对土壤、水体和空气造成影响。

土壤是重金属污染最常见的载体，影响范围较大。

重金属污染可破坏土壤结构，改变土壤物理性质，降低作物产量，严重的还可能造成土壤酸化和盐渍化。

水体是可溶性重金属污染的主要载体，通常直接或间接地进入水体，破坏水体生态系统平衡，损害水体生物多样性，威胁人类健康。

大气重金属污染则通常与工业活动相关，对空气质量造成威胁。

污染来源重金属污染的主要来源是人类活动，包括煤矿、电力、冶金、化工等行业的生产，废水和废气的排放，以及无组织的垃圾堆放和排放。

例如，工业废水排放中 Cd、Cr、Hg、Pb 等多种重金属元素的含量高达数千毫克/升，这些重金属污染物难以被自然环境完全去除。

废气污染方面，工业废气中的 SO₂、NOx等污染物一旦排放到空气中，会与水分子结合成硫酸和硝酸，促进大气沉降，加剧土壤和水体的酸化作用。

控制和治理为了控制和治理重金属污染，我们需要采取一系列措施。

首先应从源头控制，减少重金属排放，这需要加强对工业、农业、家庭等各个行业的监督，并对不符合标准的企业实施处罚和整改。

其次，采用适当的技术手段，例如固体废物的焚烧和控制、生物修复等，为重金属污染的防治提供技术保障。

最后，应从地区性和全球性层面，规划和执行治理计划，借助国际合作和知识交流，共同推进重金属污染防治和生态修复。

结论环境化学的研究和应用为我们提供了完整和详实的数据，帮助我们更深入地理解重金属污染对人类和环境的影响。

我们可以借助环境化学提供的手段，采取多种措施控制和治理重金属污染，建立更健康、安全和持续的生态环境。

第一章绪论第一节环境与环境问题环境概念：相对于特定中心事物而言的。

围绕中心事物的周边事物的总和，就是该主体事物的环境。

环境科学中所研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即围绕着人群的，直接或者间接影响人类生产生活和发展的各种外界事物和因素的总和。

环境分类：按主体分：人类环境和生物环境按性质分：自然环境、半自然环境、社会环境按范围大小分：宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境、内环境等环境问题：指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。

分类：➢原生环境问题：由自然力引起的环境问题，如火山爆发、海啸、地震、洪涝、干旱和滑坡等引起。

（自然灾害问题、第一环境问题）➢次生环境问题：由人类的生产和生活活动引起的生态系统破坏和环境污染，包括生态破坏、环境污染和资源浪费等方面（第二环境问题）。

一般所说的环境问题是指次生环境问题，也是环境科学研究的重点次生环境问题的具体表现ϒ资源开发过程中过度地向自然索取ϒ在物质生产和日常生活过程中向环境释放出废物和废能ϒ经济建设对环境的干扰ϒ人口增长引起单位时间和空间中人类活动频度增加第二节环境污染与环境污染物定义：环境污染一般是指由于人类生产生活活动导致有害物质进入环境，在环境中的累积数量和速率超过了环境的净化能力，从而使环境质量变差，对人们正常的生活和生产条件产生了有害影响。

分类ϒ按污染对象（要素）分：大气污染、水污染、土壤污染、生物污染等。

ϒ按污染物的排放方式分：废水污染、废气污染、固体废弃物污染等。

ϒ按污染物的性质分：化学污染、物理污染、生物污染等。

ϒ按污染物的分布范围分：全球性污染、区域性污染、局部性污染等环境化学污染物➢1．元素：如汞、镉、铅、砷、铬等重金属和类金属、卤素、氧（臭氧）、黄磷等。

➢2．无机物：如无机酸、碱、盐类、氰化物、一氧化碳、氮氧化物、卤化物、卤间化合物（如ClF、BrF3、IF5、BrCl、IBr3等）、卤氧化物（ClO2）、硅的无机化合物（如石棉）、无机磷化合物、硫的无机化合物等。

化学环境化学练习题环境污染和环境保护化学环境化学练习题——环境污染和环境保护环境污染是当今社会面临的一个严重问题。

化学环境化学作为一个重要的分支领域，可以提供解决环境污染问题的方法和途径。

本文将进行环境污染和环境保护方面的化学练习题解析。

1. 大气污染是当前全球面临的一个主要环境问题，其主要污染物包括二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）以及颗粒物等。

请解释这些大气污染物的来源、危害和相应的控制方法。

答：二氧化硫（SO2）主要来自燃煤和石油的燃烧过程，危害包括眼睛和呼吸道疾病、酸雨的形成等。

控制方法包括使用低硫燃料、燃烧过程中添加脱硫剂等。

氮氧化物（NOx）主要来自汽车尾气和工业废气排放，危害包括空气中臭氧的生成、光化学烟雾等。

控制方法包括改进发动机设计、使用催化剂减少氮氧化物生成。

颗粒物来源于燃烧、工业排放和道路尘埃，危害包括空气污染和健康问题。

控制方法包括使用过滤装置减少颗粒物排放。

2. 水污染是一种严重的环境问题。

有机污染物和重金属是水污染的两个主要来源。

请举例说明一个常见的有机污染物和一个常见的重金属，并阐述它们的来源和对生物环境的危害。

答：苯是一个常见的有机污染物，来源包括石油炼制过程、汽车尾气和工业废水排放。

苯对生物环境的危害包括致癌性和毒性。

铅是一个常见的重金属污染物，主要来源包括工业废气和废水排放、铅酸蓄电池等。

铅对生物环境的危害包括神经系统损伤、生殖系统和肾脏损害等。

3. 化学品的不恰当使用和处理可能导致土壤污染。

请列举一个常见的化学品和它的污染途径，并介绍相应的防治方法。

答：农药是常见的化学品之一，主要通过农田使用和废弃物处理进入土壤。

防治方法包括合理使用农药、选用低毒、低残留的农药，以及推广有机农业。

4. 温室气体的排放是导致气候变化的主要原因之一。

请列举两种主要温室气体，并解释它们的来源和对气候变化的影响。

答：二氧化碳（CO2）和甲烷（CH4）是两种主要的温室气体。

二氧化碳主要来源于燃煤、汽车尾气和森林砍伐等活动，会导致全球气候变暖和海平面上升。

环境化学--含答案第一章绪论一、环境化学的概念、任务、内容、特点及分类。

1、环境化学——研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。

2、任务——解决环境问题3、内容——1、有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态2、潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为。

3、有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性。

4、有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。

4、特点——从微观的原子、分子水平上，来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化与效应。

5、分类——环境分析化学、各圈层的环境化学、环境工程化学二、环境效应的类别1、环境物理效应（热岛效应、温室效应）2、环境化学效应（酸雨、光化学烟雾）3、环境生物效应三、举例论述污染物在环境各圈层的迁移转化过程。

第二章大气环境化学一、大气的作用有哪些？什么是大气环境化学？大气垂直递减率公式1、大气圈是地球生命体的营养源。

2、大气层有保护生命体的作用。

3、保护地热平衡。

二、光化学反应分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应，称为光化学反应。

初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种；次级物种指在初级过程中反应物、生成物之间进一步的反应。

三、爱因斯坦公式的应用，小计算题。

四、理解NOx和空气混合体系的光化学反应。

五、光化学烟雾形成的简化机制（12个反应）及其如何控制。

1、含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。

2、控制对策：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度。

六、酸雨如何界定？酸雨的化学组成？酸雨的危害及分布。

1、5.6 5.02、酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。

重金属在大气中、水体中和生物圈中的迁移与转化土壤重金属污染问题是环境和土壤科学研究者关注的热点问题。

重金属是指相对密度等于或大于5.0的金属元素。

重金属一般不易随水淋滤，不能被土壤微生物分解，但能吸附于土壤胶体而被土壤微生物和植物所吸收，通过食物链或其他方式转化为毒性更强的物质，严重危害人体健康。

土壤中重金属主要来自于大气沉降物和随固体废弃物、污水、农用物资进入土壤的重金属。

土壤中重金属积累的初期，不易被人们觉察和关注，属于潜在危害，但土壤一旦被重金属污染，就会造成土壤生态系统退化、植物难以生长等问题，很难彻底消除，所以土壤中重金属的污染问题比较突出。

土壤重金属污染物的迁移转化过程分为物理迁移、化学迁移、物理化学迁移和生物迁移。

其迁移转化是多种形式的错综结合。

[19-20]重金属进入土壤后，在土壤中发生累积，在一定条件下可向下迁移，污染地下水，对饮用水安全构成威胁；也可通过食物链将污染物从土壤转移到生物体中，并最终威胁人体健康[6]。

1重金属在大气中的迁移1.1汞在大气中的迁移无机汞盐通常有一价和二价2种存在形式，同时还可以形成有机汞化合物。

有些汞化合物基本上是无毒的，可以用作药物；而另一些化合物特别是有机汞，如甲基汞和二甲基汞等，毒性极强。

汞是煤中最易挥发的重金属元素之一，由于汞的剧毒性、积累性、在大气中停留时间长，Hg污染对人类健康和环境有明显危害，Hg及其化合物可通过呼吸道、皮肤和消化道等不同途径侵入人体，造成神经性中毒和深部组织病变[15]，所以，燃煤电厂烟气中的汞如果不能得到及时去除，将会对人类及环境造成极大的危害[12-13]。

郑楚光[11]在对燃煤痕量元素迁移转化机理及细微颗粒物中富集规律的研究中，应用量子化学从头计算QCISD的方法，对于Hg，选用Stevens基组;对于非金属元素Cl，H，O，N，选用6-311++G(3df，3pd)基组，优化得到反应途径上各稳定点(反应物、产物、过渡态和中间体)的几何构型。

环境化学是一门研究化学物质在环境中的行为、转化、迁移、归宿以及与人类健康和生态系统的相互作用的学科。

以下是关于环境化学的相关知识点：一、基本概念环境：指生物体生存和活动的各种外部条件的总和，包括自然环境和社会环境。

环境污染：指人类活动排放的污染物进入环境，引起环境质量恶化，超过环境自净能力，对人类和生态系统产生不良影响的现象。

环境化学：研究化学物质在环境中的行为、转化、迁移、归宿以及与人类健康和生态系统的相互作用。

二、环境污染物的来源工业污染源：包括废水、废气、废渣、噪声等。

农业污染源：包括化肥、农药、养殖业等。

生活污染源：包括生活垃圾、生活污水等。

自然污染源：包括火山喷发、森林火灾等。

三、环境污染物的种类有机污染物：包括有机氯、有机磷、有机硫等。

无机污染物：包括重金属、酸碱盐、氟化物等。

放射性污染物：包括放射性核素、放射性同位素等。

病原微生物：包括细菌、病毒、寄生虫等。

四、环境污染物的转化物理转化：包括吸附、挥发、溶解、沉淀等。

化学转化：包括氧化还原反应、水解反应等。

生物转化：包括生物降解、生物富集等。

光解作用：指某些化合物在光的作用下进行分解。

水解作用：指某些化合物在水的作用下进行分解。

氧化还原反应：指某些化合物在氧化剂或还原剂的作用下进行氧化或还原反应。

络合反应：指某些化合物与金属离子发生络合反应，形成稳定的络合物。

沉淀反应：指某些化合物与金属离子发生沉淀反应，形成不溶于水的化合物。

分解反应：指某些化合物在热或光的作用下进行分解反应，生成新的化合物。

聚合反应：指某些化合物在特定的条件下进行聚合反应，生成高分子化合物。

离子交换反应：指某些化合物与离子交换剂发生离子交换反应，交换离子。

光化学反应：指某些化合物在光的作用下进行化学反应，生成新的化合物。

热分解反应：指某些化合物在热的作用下进行分解反应，生成新的化合物。

燃烧反应：指某些化合物在氧的作用下进行燃烧反应，生成二氧化碳和水等化合物。

环境化学的试题及答案一、单选题（每题2分，共10分）1. 环境化学主要研究的是：A. 化学物质在环境中的分布、迁移、转化和影响B. 化学实验的基本操作C. 化学元素的周期表D. 化学方程式的配平答案：A2. 环境中的污染物主要来源于：A. 自然界B. 人类活动C. 动植物的代谢D. 大气中的水汽答案：B3. 下列哪项不是环境污染的主要类型？A. 大气污染B. 水体污染C. 土壤污染D. 噪声污染答案：D4. 环境化学中，重金属污染主要指的是：A. 铁、铜、锌等B. 铅、汞、镉等C. 钠、钾、钙等D. 碳、氢、氧等答案：B5. 环境化学中，生物富集作用是指：A. 污染物在生物体内积累B. 污染物在环境中的降解C. 污染物在生态系统中的循环D. 污染物在水体中的溶解答案：A二、多选题（每题3分，共15分）1. 环境化学研究的领域包括：A. 大气化学B. 水化学C. 土壤化学D. 生物化学答案：ABC2. 环境化学中，污染物的迁移途径包括：A. 空气B. 水体C. 土壤D. 食物链答案：ABCD3. 环境化学中，污染物的转化方式可能包括：A. 光解B. 氧化还原C. 酸碱中和D. 生物降解答案：ABD4. 环境化学中，重金属污染的危害包括：A. 对人体健康的影响B. 对生态系统的破坏C. 对建筑物的腐蚀D. 对气候变化的影响答案：AB5. 环境化学中，生物富集作用的特点包括：A. 污染物在生物体内浓度高于环境介质B. 污染物在食物链中逐级放大C. 污染物在生物体内难以分解D. 污染物在生物体内容易排出答案：ABC三、判断题（每题1分，共10分）1. 环境化学是一门研究化学物质在环境中的行为和效应的科学。

（对）2. 环境化学只关注化学物质的物理性质，不涉及其化学性质。

（错）3. 环境化学的研究可以帮助我们更好地理解污染物的环境行为。

（对）4. 环境化学的研究完全依赖于实验室的化学分析。

（错）5. 环境化学的研究结果可以直接应用于环境治理和污染控制。

第八章天然水中的重金属一、水中主要重金属污染物的来源地质风化作用各种工业过程燃烧引起的大气散落生活污水和城市地表径流农业退水二、重金属元素在水环境中的污染特征分布广泛可以在水环境中迁移转化毒性强生物积累作用三. 重金属在水中的存在形态影响水中金属离子形态的因素（1）金属离子的水解作用大多数离子在水中会发生水解（hydrolysis)NH4+ + H2O = NH3 +H3O+CO3- +H2O =HCO3- + OH-从而影响水分子在水中的电离平衡。

H2O = H+ +OH-K w = (H+)(OH-) =10-14如果金属离子进入水中，会发生Fe3+ + H2O = FeOH2+ + H+Fe3+ + 2OH- = Fe(OH)2+Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3Fe3+ + 4OH- = Fe(OH)4-其中Fe(OH)3是沉淀，其它形式均可溶。

（2）水中溶解无机阴离子水中溶解无机阴离子可与金属离子形成配合离子（3）水中溶解有机物（形成有机配合物)影响腐殖质螯合重金属能力的因素金属离子种类: 胡泊腐殖质的螯合能力按：Hg2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Co2+顺序递降。

腐殖质来源: 沉积物腐殖质>海洋>湖泊>河流腐殖质成分：相对分子质量小的成分对金属离子的螯合能力强；反之，弱。

环境体系和pH: 随pH降低而减弱。

水的盐度及Ca2+、Mg2+、Cl-等常量离子含量（4）水中悬浮颗粒物天然水体中的粗分散态和胶体分散态的悬浮颗粒物可吸附重金属，改变其存在形态、环境行为和生物效应。

在平衡状态下，水体中自由离子含量很低。

在pH为7的水体中，自由铁离子以及其水合态的含量很低，测试仪器无法测量。

但由于螯合态和离子对的存在，自然水体中的Fe可达到0.1-0.25 mg/L。

在腐殖质含量较高的水体中，甚至可达到1mg/L。

许多研究都证实，游离态的金属离子和羟基配合态是高毒形态。